Обнаружена необычная богатая CO₂ протопланетная дисковая система

Изображение области звездообразования NGC 6357 с молодой звездой XUE 10. Наблюдения с помощью JWST/MIRI выявили протопланетный диск, спектр которого показывает четкие обнаружения четырех различных форм диоксида углерода (CO₂), но очень мало воды, что дает новое представление о химической среде, где формируются планеты. Автор: Стокгольмский университет и Мария Клаудия Рамирес-Таннус, Институт астрономии Макса Планка.

Исследование под руководством Дженни Фредиани из Стокгольмского университета выявило протопланетный диск с необычным химическим составом: неожиданно высоким содержанием диоксида углерода (CO₂) в регионах, где могут формироваться планеты земного типа.

Открытие, сделанное с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), бросает вызов давним представлениям о химии мест рождения планет. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

«В отличие от большинства близлежащих протопланетных дисков, где водяной пар доминирует во внутренних областях, этот диск удивительно богат диоксидом углерода», — говорит Дженни Фредиани, аспирант кафедры астрономии Стокгольмского университета.

Вода в этой системе настолько скудна, что её едва можно обнаружить — это резкий контраст с типичными наблюдениями. В стандартных моделях формирования планет богатые водяным льдом частицы дрейфуют из холодных внешних областей диска к более теплым внутренним регионам, где повышающиеся температуры вызывают сублимацию льда. Обычно это приводит к сильным сигнатурам водяного пара во внутренних зонах диска. Однако в данном случае спектр JWST/MIRI показывает загадочно сильную сигнатуру диоксида углерода.

«Это бросает вызов текущим моделям химии и эволюции дисков, поскольку высокие уровни CO₂ относительно воды не могут быть легко объяснены стандартными процессами эволюции диска», — поясняет Фредиани.

Исследователи также обнаружили редкие изотопные варианты диоксида углерода, обогащенные либо углеродом-13, либо изотопами кислорода ¹⁷O и ¹⁸O, которые четко видны в данных JWST. Эти изотопологи могут предложить жизненно важные ключи к давним вопросам о необычных изотопных отпечатках, обнаруженных в метеоритах и кометах — реликтах формирования нашей собственной солнечной системы.

Этот богатый CO₂ диск был найден в массивной области звездообразования NGC 6357, расположенной примерно в 1,7 килопарсека (около 53 триллионов километров) от нас. Открытие было сделано в рамках сотрудничества eXtreme Ultraviolet Environments (XUE), которое сосредоточено на том, как интенсивные поля излучения влияют на химию диска.

Благодаря инструменту MIRI телескопа JWST астрономы теперь могут наблюдать далекие, погруженные в пыль диски с беспрецедентной детализацией на инфракрасных длинах волн, предоставляя критическое понимание физических и химических условий, которые управляют формированием планет.